Способ исследования процесса наполнения цилиндра поршневого двигателя и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК G01M15/00 

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано для исследования процессов наполнения цилиндров поршневых двигателей в процессе их испытаний.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг. 1 представлено устройство, разрез; на фиг. 2 - клапан, разрез по вертикаль- Hufr оси; на фиг. 3 - схема размещения кинокамер.

Устройство состоит из прозрачного стеклянного цилиндра 1, поршня 2, шатуна

3и коленчатого вала 4, впускного клапана 5, ..ажимного кулачка 6. Впускной трубопровод 7 соединен с открытой емкостью 8, объем которой больше рабочего обьема цилиндра 1. Бо впускной трубопровод 7 перед клапаном 5 введена капиллярная трубка 9. питаемая от сосуда 10 через кран 11.8 сосуде 10 находится жидкость-трассер 12, которая выдавливается поршнем 13. приводимым от коленчатого вала 4 через тягу 14 пружины 15 и рычаг 16. По обе стороны от цилиндра на одной высоте устанавливаются две киносъемочные камеры 17 и 18, включаемые синхронно исинфазно в процессе движения поршня от в.м.т. до н.м.т. Клапан 5 выполнен (фиг. 2) с подводом жидкости- трассера через вертикальный канал 19 в стойке клапана 5 и боковое отверстие 20, аыходящее на фаску 21 клапана 5. Цилиндр 1 снабжен сливным патрубком 22 с краном 23

Способ осуществляется следующим образом.

Предварительно поршень 2 опускается в положение н.м.т., кран 11 закрывается, кран 23 открывается, клапан 5 опускается и цилиндр 1 промывается от предыдущего состава. После этого поршень 2 поднимается

4положение в.м.т., кран 23 закрывается, полость цилиндра 1, трубопровод 7 и емкость 8 заливаются прозрачным рабочим телом -- жидкостью, клапан 5 осеоСождается и занимает свое рабочее положение под кулачком б, кран 11 открывается, после чего устройство готово к рабочему ходу, который начинается с момента вращения от постороннего механизма коленчатого вала 4, хода поршня 2 вниз, открытия клапана 5. При движении поршня 2 вниз происходит поступление жидкости из емкости 8 в цилиндр 1. Одновременно из сосуда 10 под давлением поршня 13 происходит впрыскивание струи жидкости-трассера 12 через капиллярную трубку 9 и кран 11 в поток рабочей жидкости.

Одновременно с началом движения поршня 2 включаются кинокамеры 17 и 18 и

проводится синхронная покадровая съемка траектории движения струи (капель) жидкости-трассера в объеме цилиндра. Процесс съемки проходит до прихода поршня в положение н.м.т., после чего устройство вновь подготавливается к работе.

Плотность жидкости-трассера 12 выбирается равной ппотности рабочего тела для компенсации сил тяжести и предотвраще0 ния искажения ее траектории, а также из условия, чтобы за время рабочего хода поршня 2 диффузия происходила незначительно и траектория движения могла быть достаточно четко зафиксирована на кино5 пленке камер 17 и 18. Жидкость-трассер и рабочее тело выбираются из условия

Vgr(0,02-0,04)Du/T0.

где Vg - скорость диффузии трассера в рабочем теле в спокойном состоянии или ла0 минарном потоке, м/с:

Оц - диаметр цилиндра, м; То - время движения поршня ог в.м.т. до н.м.т.

Время рабочего хода может быть выбра5 но достаточно большим (единицы и десятки

секунд), удобным для наблюдения, съемки,

зрительного просматривания процессов

движения элементарных струй трассера.

Для удобства изучения и фиксации от0 дельных элементарных струй рабочего тела в цилиндре 1 капиллярная трубка 9 может устанавливаться и вводить жидкость-трассер 12 в любой точке по периметру седла клапана 5. То же самое можно делать путем

5 ввода жидкости-трассера 12 через отверстие 20 в фаске тарелки клапана 5, для чего имеется вертикальный канал 19 в стержне клапана 5, который соединяется с сосудом 10 резиновым шлангом 9 (фиг. 2). Для ввода

0 жидкости-трассера 12 в любую элементарную струю рабочего тела клапан может по- ворачиваться на произвольный угол относительно вертикальной оси.

Для одновременной фиксации траекто5 рий нескольких элементарных струй и наглядности изучения их поведения во впускной канал 7 могут быть введены по периметру тарелки клапана 5 несколько капиллярных трубок 9, каждая от своего сосу0 да, причем для удобства наблюдения жидкости-трассеры в них могут быть разного цвета, а весь рабочий ход фиксируется на цветную кинопленку.

Расшифровка пар одновременно отсня5 тых кадров на обеих пленках позволяет построить пространственные траектории движения трассера и по ним провести вычисление положений и скоростей движения частиц рабочего тела - жидкости в модельном цилиндре и газового потока в реальном

цилиндре двигателя внутреннего сгорания в любой точке объема и в любой момент времени.

Формула изобретения

1.Способ исследования процесса заполнения цилиндра поршневого ДБИГЗТЭЛП при впуске, включающий заполнение ци линдра потоком оптически прозрачной рабочей жидкости и трассировании ее элементарных струй при наполнении ципинд- ра оптически непрозрачной жидкостью-грас- сером и фиксации процесса наполнения кинокамерой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, ввод жидкости- трассера осуществляется под давлением через капиллярную трубку о зоне седла клапана, в заданном месте по его периметру.

2.Способ поп.1, отличающийся тем, что осуществляется ввод жидкости- трассера с заданной скоростью диффузии в рабочей жидкости.

3.Способ по пп. 1 и 2, отличающий- с я тем, что в поток рабочей жидкости вводят одновременно в разных местах по периметг у несколько струй жидкостей-трассеров с разными цветами окраски.

4.Способ по пп. 1-3, отличающий- с я тем, что фиксация процесса осуществля ется двумя кинокамерами в перпендикулярных плоскостях на высоте, равной половине высоты цилиндра, причем работа кинокамер осуществляется синхронно и синфазно.

5.Устройство для исследования процес- са наполнения цилиндра поршневого двигателя при впуске, содержащее выполненные в заданном масштабе прозрачный цилиндр, поршень, шатун, коленчатый вал, впускной коллектор, клапан с седлом и систему подачи

жидкости-трассера с сосудом, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, система подачи жидкости-трассера содержит капиллярную трубку, отверстие которой располагается во впускном коллекторе на образующей конуса седла клапана на рассюянии 3...4 мм от его верхнего среза.

6.Устройство по п. 5, отличающееся тем, что содержит несколько капиллярных трубок, связанных с сосудами с жидкосгями разного цвета.

7.Устройство по п. 5, отличающее- с я тем, что капиллярная трубка выполнена в виде канала в теле клапана, вход которого расположен в верхней части стержня

клапана и связан с сосудом с жидкостью- трассером, выход расположен на середине образующей тарелки клапана, причем клапан выполнен с возможностью поворота вокруг вертикальной оси.

Изобретение предназначено для повышения точности исследования процессов наполнения цилиндров поршневых двигателей при впуске. При вращении коленчатого вала 7 шатун 4 и поршень 3 перемещаются вниз. После открытия клапана 5 рабочая жидкость из емкости 8 заполняет цилиндр 1. Одно- временно из сосуда 10 лод давлением осуществляется впрыск жидкости-трассера 12 через кран 11 и капиллярную трубку 9 в поток рабочей жидкости. 2 с.и 5 з.п. ф-лы, 3 ил. Ё О ел VI о 43 о Фиг.}

17

Фиг.З